Une équipe d'ingénieurs conçoit un drone imprimé 3D

« C’est le moyen le plus rapide de mettre à l’épreuve de nouveaux produits avant de passer à la conception finale »
Frank Beafore, Directeur Général Select Tech Geospatial

Inspiré par un programme de défense de l’Air Force, Select Tech Geospatial a prouvé qu’une entreprise innovante est capable de réaliser un système aérien sans pilote ou UAS (Unmanned Aerial System)rapidement et avec des ressources limitées. Le vol d’essai de Select Tech marque également le premier décollage et le premier atterrissage d’un UAS imprimé en 3D sur son propre équipement.

Ce projet marginal a réussi sans aucun financement ni l’expertise d’ingénieurs aéronautiques. Frank Beafore, le Directeur Général, parle de lui-même et de saollègue Beth Galang : « Nous sommes juste un couple d’ingénieurs ayant de l’expérience dans la conception et qui aimons relever les défis ». Beafore a misé sur une approche par essais et erreursoù il a appris de chaque itération. D’après lui, tout cela a été possible grâce à l’impression 3D FDM.

L’usine de fabrication de pointe de Select Tech se spécialise dans le développement de solutions techniques pour l’unité C2ISR (Command and Control, Intelligence, Surveillance and Reconnaissance). Sa mission : fournir des processus de fabrication rapides, ajustés et flexibles pour un déploiement rapide.

Ils ont peaufiné la cellule toute entière, dont l’envergure est de 122 cm, grâce aux découvertes faites sur les prototypes physiques. Galang a modélisé les concepts de Beafore en CAO. Puis, il a imprimé les pièces pour les tests et modifié les dessins pour corriger les problèmes. « Nous évaluons les défauts physiques, restructurons et obtenons les pièces réajustées dans la machine FDM », a déclaré Galang.

Ce dernier a choisi la technologie d'impression 3D FDM de Stratasys pour éviter de fabriquer des outillages. Il a aussi choisi une imprimante 3D Dimension pour la résistance des pièces,la précision et la possibilité de redressement rapide.

Select Tech a débuté avec les ailes, qui sont essentielles dans la fabrication d’un UAS facile à piloter et durable. Le dessin de Galang intègre une structure interne avec une enveloppe très fine. « Nous l’avons conçue en poussant les ailes au-delà de leurs limites. Ensuite, nous avons reculé un peu pour avoir la meilleure configuration », a déclaré Galang.

La méthode par essais et erreurs se poursuit avec l’ensemble des composants de la cellule, comme indiqué durant le premier essai de roulage. Roulant le long de la piste, l’UAS a heurté une bosse qui a fini par tordre ses ailes. « Pour nous, ça a été une bonne chose. Nous avons appris quelque chose », a déclaré Beafore. « Nous sommes retournés immédiatement à la phase CAO pour reconfigurer le fuselage. Le lendemain, nous avons eu de nouvelles pièces FDM destinées à d’autres tests ».

Le deuxième essai de roulage a été un grand succès. L’UAS a pris son envol vers le ciel sans commande. Beafore a alors dû forcer son atterrissage. Ce qui a détruit l’extrémité de l’aile et le nez de l’appareil. « Nous en avons déduit que les deux composants ont besoin d’être renforcés. Nous avons tout simplement fait un autre tour de conception de pièces CAO et FDM ».

Leur approche expérimentale les a conduit au grand jour : le premier vol du drone. « Il a volé de façon magnifique », a déclaré JadLowrey, pilote d’essai. L’UAS a décollé sous sa propre puissance, a parcouru 61 mètres et a atterri doucement. Avec une cellule entièrement faite de plastique ABS, il est devenu le premier UAS imprimé 3D ayant réussi cet exploit ».

Du concept au vol, cela a pris 8 mois seulement. D’après Beafore, si le projet avait été financé, sa réalisation aurait été beaucoup plus rapide. « Je sais que nous aurions pu avoir un premier concept prêt à être testé en quelques semaines si Beth et moi avions travaillé dessus à plein temps », a-t-il dit.

D’après Beafore, la présentation d’un nouveau système aérien sans pilote est passée en second plan par rapport à la démonstration de ce qu’a pu accomplir l’impression 3D. Il a démontré à ses clients un produit complexe qui peut être fait, testé et fabriqué sans la surcharge de la simulation informatique et des essais de soufflage. « Notre succès prouve que cette méthode réactive est idéale pour des produits sophistiqués. C’est le moyen le plus rapide de mettre à l’épreuve de nouveaux produits avant de passer à la conception finale et à la fabrication d’outils ».

Un produit plus facile comme un véhicule terrestre aurait suffi à prouver cette approche. Mais selon Galang, conceptrice en chef, « Nous voulions pousser le processus à ses limites. Donc, nous avons opté pour un UAS ».

Avec les conclusions sur les vols d’essai, Select Tech apportera encore des modifications supplémentaires avant de construire l’UAS en taille réelle. Celui-ci aura une cellule en fibre de carbone – pour avoir un bon rapport résistance/poids. Mais la mission de la FDM ne va pas s’arrêter là. Elle continuera. L’idée de Beafore est d’imprimer en 3D les éléments de la structure, les bouts des ailes et le matériel de montage.

Maintenant qu’il a démontré le succès du processus itératif et réactif, Select Tech va l’utiliser comme modèle pour des projets futurs. « L’impression 3D est un catalyseur », a déclaré Beafore. « Il est vital pour l’atteinte de notre objectif d’avoir une réponse rapide avec des solutions innovantes et des projets stimulants ».